故障参数下二级齿轮系统动态特性研究

发布时间：2017-06-29 15:06

  本文关键词：故障参数下二级齿轮系统动态特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：齿轮作为日常生活中一种常见的传递运动和动力的机构,在长期使用过程中会存在各种故障,这些故障的存在会使得系统的运动变得非常复杂。因此,探究齿轮系统在故障参数下的动态特性就显得很有必要。论文的主要内容有:通过三维建模确定了二级齿轮传动系统中各基本参数,考虑了啮合刚度、啮合阻尼、齿侧间隙以及内外激励等因素,建立了无故障二级齿轮系统的动力学模型。进行相应的坐标变化后再对其进行无量纲化处理,得到无故障二级齿轮系统的无量纲动力学方程。之后参考混沌控制中的微扰理论,通过引入脉冲函数的方式,分别建立了系统受到冲击故障、刚度故障以及磨损故障时的运动微分方程。利用变步长的四阶Runge-Kutta数值积分方法对上述方程进行数值仿真,画出了系统的分岔图、动载荷图、冲击状态图、相图以及Poincaré映射图,据此来分析各个故障的存在对系统产生的影响。研究结果表明:当二级齿轮系统中没有各种故障时,系统在未进入混沌运动之前,其动载荷及振幅的变化不是很大,系统运动相对平稳,冲击噪声相对较小;当系统进入混沌运动时,其动载荷及振幅的变化比较剧烈,系统运动不平稳,冲击噪声较大。所以从减小冲击,降低噪声,提高系统运行平稳性角度来讲,应选用上述啮合频率的非混沌区间。当二级齿轮系统中存在冲击故障时,冲击故障数目的多少或者冲击故障幅值的大小,会影响到系统高啮合频率区间的运动特性;而冲击故障的位置分布情况会影响到系统低啮合频率区间的运动特性。冲击故障的存在,也使得系统分岔的临界值会发生变化。当二级齿轮系统中存在刚度故障时,刚度故障数目的多少、刚度故障幅值的大小以及刚度故障的分布位置都会影响到系统低啮合频率区间的运动特性。当二级齿轮系统中存在磨损故障时,磨损故障位置的分布情况会影响到系统低啮合频率区间的运动特性。而磨损故障幅值的大小或者磨损故障数目的多少,既会影响到系统高啮合频率区间的运动特性,也会影响到系统低啮合频率区间的运动特性。
【关键词】：二级齿轮系统 故障 分岔 动载荷 冲击状态
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH132.41
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-12
• 1.1 研究背景和意义8
• 1.2 齿轮传动系统动力学的研究方法8
• 1.3 无故障齿轮传动系统动力学研究现状8-9
• 1.4 含故障齿轮传动系统动力学研究现状9-11
• 1.5 本文的内容及安排11-12
• 2 齿轮传动系统的理论方法12-18
• 2.1 齿轮系统的动态激励12-13
• 2.1.1 齿轮系统的时变刚度激励12
• 2.1.2 齿轮系统的啮合误差激励12-13
• 2.1.3 齿轮系统的啮合冲击激励13
• 2.2 啮合冲击状态13-14
• 2.3 无量纲动载荷14-15
• 2.4 齿轮系统数值求解方法15-18
• 3 无故障二级齿轮系统动态特性分析18-30
• 3.1 二级齿轮系统的非线性动力学模型18-19
• 3.2 无故障二级齿轮系统的运动微分方程19-23
• 3.3 含各种故障时二级齿轮系统的运动微分方程23-24
• 3.4 无故障时二级齿轮系统的动力学分析24-29
• 3.5 本章小结29-30
• 4 故障参数下二级齿轮系统的动态特性分析30-77
• 4.1 冲击故障下系统的动态特性30-46
• 4.1.1 高速级啮合副上冲击故障个数对系统动态特性的影响30-33
• 4.1.2 高速级啮合副上冲击故障位置对系统动态特性的影响33-36
• 4.1.3 高速级啮合副上冲击故障幅值对系统动态特性的影响36-39
• 4.1.4 低速级啮合副上冲击故障个数对系统动态特性的影响39-41
• 4.1.5 低速级啮合副上冲击故障位置对系统动态特性的影响41-43
• 4.1.6 低速级啮合副上冲击故障幅值对系统动态特性的影响43-46
• 4.2 刚度故障下系统的动态特性46-61
• 4.2.1 高速级啮合副上刚度故障个数对系统动态特性的影响46-49
• 4.2.2 高速级啮合副上刚度故障位置对系统动态特性的影响49-51
• 4.2.3 高速级啮合副上刚度故障幅值对系统动态特性的影响51-54
• 4.2.4 低速级啮合副上刚度故障个数对系统动态特性的影响54-56
• 4.2.5 低速级啮合副上刚度故障位置对系统动态特性的影响56-58
• 4.2.6 低速级啮合副上刚度故障幅值对系统动态特性的影响58-61
• 4.3 磨损故障下系统的动态特性61-74
• 4.3.1 高速级啮合副上磨损故障个数对系统动态特性的影响61-62
• 4.3.2 高速级啮合副上磨损故障位置对系统动态特性的影响62-65
• 4.3.3 高速级啮合副上磨损故障幅值对系统动态特性的影响65-66
• 4.3.4 低速级啮合副上磨损故障个数对系统动态特性的影响66-69
• 4.3.5 低速级啮合副上磨损故障位置对系统动态特性的影响69-71
• 4.3.6 低速级啮合副上磨损故障幅值对系统动态特性的影响71-74
• 4.4 本章小结74-77
• 总结与展望77-79
• 致谢79-80
• 参考文献80-83
• 攻读学位期间的研究成果83

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